Особенности современной экологической ситуации
1. Демографическая проблема мира. Рост антропогенного давления на окружающую среду пропорционален росту населения, обострение социальной и социально-психологической ситуации.
2. Загрязнение окружающей среды. Загрязнения – это побочные продукты жизнедеятельности человека: органические и неорганические отходы метаболизма и пищеварения, а также техногенной деятельности. Всего насчитывается свыше 7000 химических соединений, загрязняющих природную среду. В почву вносится около 500 млн т минеральных удобрений и 3 млн т различных ядохимикатов, производится 60 млн т не существующих в природе синтетических материалов. В естественной экосистеме то, что является отходом одного организма – становится пищей для другого. Раньше люди также избавлялись от отходов за счет природных процессов. Например, мыло – это натриевая соль высших карбоновых кислот (пальмитиновой, стеариновой). Натриевая соль – твердое мыло, калиевая соль – жидкое мыло. При контакте мыла с водой происходит его гидролиз, образующаяся в результате гидролиза карбоновая кислота является пищей для детритофагов.
Современные загрязнения принципиально отличаются от веществ, поставляемых человеком в окружающую среду ранее. Функцию созидания человек взял на себя, а функцию разложения предоставил природе.
2.1. Появление новых веществ, аналогов которым нет в природе. Необратимость загрязнений.
Современные моющие средства стали совсем другими, в природе нет бактерий их перерабатывающих. Редуценты оказались не способны очистить биосферу от новых веществ в силу их неприродного характера. Загрязнение ксенобиотиками приобрело необратимый характер.
“Ксенос” – чужой – чужеродные вещества по отношению к данному биоценозу, неприемлемые для живых организмов. Наиболее опасные из них хлорированные углеводороды:
· используемые при изготовлении пластмасс (например, поливинилхлорид);
· пестициды (например, ДДТ);
· полиэтилен;
· диоксины.
Название “диоксины” дано для сокращения применительно к большой группе высокотоксичных соединений – полихлорированных замещённых трициклических кислородсодержащих соединений дибензодиоксина и дибензофурана.
Профессор Королевского колледжа в Нью-Йоркском университете Барри Коммонер считает, что историю диоксинов можно рассматривать, начиная с 26 мая 1971 года [17]. В американском городе Таймз Бич в штате Миссури для уменьшения пыли при скачках на грунт ипподрома разбрызгали то, что считалось техническим маслом. Через несколько дней ипподром был усеян трупами птиц, спустя месяц умерло 29 лошадей, 11 кошек, 4 собаки. Заболело несколько взрослых и детей. Произошедшие события заставили власти эвакуировать всех жителей Таймз Бич и провести многолетнее исследование.
В результате исследований выяснилось, что причиной всех смертей и заболеваний явились диоксины и фураны, обнаруженные в грунте ипподрома. Оказалось, что применяемое техническое масло содержало отходы производства препарата “оранжевый реагент”, применяемого США во время военных действий во Вьетнаме в 60–х годах в качестве дефолианта – препарата для удаления листвы в сельском хозяйстве (от лат. de – отмена, folium – лист). Оба вещества, содержащихся в препарате “оранжевый реагент” и отходах его производства, могут превращаться в 2,3,7,8 – тетрахлордибензодиоксин (2,3,7,8 – ТХДД), который и вызывал заболевания и смерти.
Многолетние исследования, подтверждённые ситуацией во Вьетнаме, показали, насколько 2,3,7,8 – ТХДД опасен для всего живого и человечества в том числе. Диоксины и фураны обладают канцерогенным эффектом, приводят к появлению тяжёлой формы угрей, уродующих кожу, разрушают эндокринные системы, приводят к мутациям, поражают нервную систему развивающегося плода. Молекулы диоксина точно вписываются в организм человека, приводя к развитию иммунодефицита.
Всего насчитывается более 200 хлорированных диоксинов, но наибольший интерес для экологов представляют 12 наиболее токсичных. Токсичность остальных равна 0. Из них самое токсичное вещество, известное науке, 2,3,7,8 – тетрахлордибензодиоксин (2,3,7,8 – ТХДД) [16-17]. Его токсичность принята за 1, токсичность остальных диоксинов выражают в эквивалентах 2,3,7,8 – ТХДД. Оказалось, что по общей токсичности (минимальная летальная доза – МLD, моль/кг) диоксины и фураны (3,1·10-9) превосходят самые сильные химические яды: кураре (7,2·10-7), стрихнин (1,5·10-6), цианистый натрий (3,1·10-4) и зарин (1,6·10-5), уступая лишь природным токсинам ботулизма (3,3·10-17) и дифтерии (4,2·10-12). Если рассматривать второй вид смертельной дозы – половину полной летальной дозы LD50 (мг/кг) – то для диоксинов и фуранов её значения составляют: 0,5 (куры), 0,3 (собаки), 0,1 (кошки и мыши), 0,05 (крысы), 0, 001 (морские свинки) [17]. Минимальна доза диоксина, которая вызывает раздражение кожи человека, составляет 0,3 мг/кг живого веса.
Источники поступления диоксинов в окружающую среду – отходы химических производств, металлургии, целлюлозно-бумажной промышленности, выхлопные газы автомобилей, мусоросжигательные заводы, пожары. Многие высокотемпературные процессы с участием органических и неорганических соединений, в состав которых входят один или несколько атомов хлора, включая молекулярный хлор, могут давать в качестве побочных продуктов диоксины и фураны. Последние накапливаются в окружающей среде, и проблема их рассеяния приобретает глобальный характер. Диоксины переносятся на большие расстояния, загрязняют моря, океаны, донные отложения, рыб, живые организмы вследствие включения их по цепям питания. Период полураспада диоксинов в почве составляет около 10–12 лет, в организме 6–7 лет.
Установлены допустимые суточные дозы диоксинов для человека. По российским стандартам ПДК для атмосферного воздуха – 0,5 пкг/ м3, ПДК для питьевой воды – 20 пкг/л. Однако кроме воды и воздуха диоксины поступают в организм человека с рыбой, мясом, птицей, молочными продуктами, яйцами.
Анализ на содержание диоксинов чрезвычайно сложен, требует специалистов высочайшей квалификации и очень дорогого оборудования. Анализы производят с помощью современных хромато-масс- спектрометров, выпускаемых несколькими западными фирмами по цене в среднем 400 тыс. дол. Один анализ образца воды, почвы, атмосферы или биоты на диоксины и фураны стоит около 1000 дол.
2.2. Интенсивное техногенное рассеяние природных веществ и их пространственное перераспределение:
· рассеяние радиоактивных веществ. Например, добыча урана. На поверхности в отходах оказались радий и продукты его распада, радон рассеивается по прилегающим территориям;
· газовое загрязнение: CO, CO2, NO и NO2, SO2. Это природные вещества, однако человек увеличивает их количество в окружающей среде и приводит к рассеянию глобального характера;
· минеральное загрязнение: ртуть, свинец, кадмий, нитраты, нитриты, фосфор. Например, Pb – природный элемент, но природного рассеяния свинца не существует, его рассеяние техногенное;
· органические загрязнения: углеводороды нефти.
3. Переэксплуатация природных ресурсов. В течение долгих веков человечество исходило из представления о неисчерпаемости природных ресурсов и возможности их беспредельного использования. Сегодня вовлечены в хозяйственный оборот практически все доступные естественные ресурсы. Вовлечение новых становится разрушительным и даже опасным для биосферы.
Территория России велика, но 65 % ее мало пригодны для жизни и промышленного освоения. Уровень распашки площадей уже превысил допустимый лимит. Идет быстрая эрозия почв и опустынивание. Черноземы европейской части потеряли ≈ 25 % гумуса. Вода и воздух считаются возобновимыми ресурсами. Однако накапливаемые годами загрязнения превратили моря в сточные канавы, уже не срабатывают системы самоочищения. Воздух частично восстанавливается растениями, но вырубка лесов и их гибель от пожаров сегодня интенсивнее восстановления лесной растительности. Лес выступает аккумулятором CO2 и продуцентом O2. Сохранившийся лес не успевает переработать выбрасываемое промышленностью в атмосферу количество CO2.
Существуют и невозобновимые ресурсы, такие как нефть, газ, уголь. Запасы их не так велики. Категория “неисчерпаемых” ресурсов возникла по недоразумению. Поскольку планета представляет собой единственное ограниченное целое, то на ней не могут существовать бесконечные ее части. Потребление энергии удваивается каждые 14–15 лет. Однако в будущем количество потребляемой человеком энергии будет зависеть даже не от возможностей её получения, а от допустимого потока тепла, который сможет выдержать биосфера, не достигнув порога саморазрушения из-за разогрева.
4. Все техногенные эффекты стали глобальными.
Они привели:
· к изменению климата Земли;
· изменению концентрации озона в стратосфере и образованию озоновых дыр;
· кислотным осадкам;
· радиоактивному загрязнению окружающей среды;
· накоплению на поверхности суши огромного количества отходов;
Раньше антропогенное рассеяние природных и техногенных веществ носило локальный характер. С каждым годом их влияние на компоненты биосферы усиливается, приводит к глобальным последствиям и деградации (от лат. degradation – снижение, движение назад, ухудшение качества) природы.
Сложившееся состояние можно характеризовать как глобальный экологический кризис – кризис редуцентов и угрозы нехватки минерального. сырья. Редуценты не успевают очищать биосферу от антропогенных продуктов или не способны сделать это в силу неприродного характера выбрасываемых веществ. Современный экологический кризис сопровождается двумя экологическими напряжениями (ожидаемыми кризисами): термодинамическим и снижения надежности экологических систем. Они связаны с максимальным использованием энергии поверхности Земли и резким нарушением экологического равновесия. Под экологическим равновесием понимается баланс естественных или измененных человеком средообразующих компонентов и природных процессов, приводящих к длительному существованию данной экосистемы. Эти напряжения могут перерасти в экологические кризисы, если не принять срочных мер: максимальной экономии энергии и перехода к ее источникам, почти не добавляющим тепло в приземный слой атмосферы, регулируемому использованию природных экосистем.
Чтобы выйти из сложившегося экологического кризиса, необходима прежде всего определённая фаза социальной зрелости общества. Американцем Стайкосом в 1970 г. было сформулировано правило, названное его именем. В правиле идёт речь о четырёх фазах восприятия проблем среды жизни: 1) ни разговоров, ни действий; 2) разговоры, но бездействие; 3) разговоры, начало действий; 4) конец разговоров, решительные действия [10]. Человечество сейчас находится где-то на третьей фазе восприятия.